2-tartibli chiziqli bir insli o'zgarmas koeffisientli differensial tenglamalar Reja


Download 170 Kb.
bet2/6
Sana17.06.2023
Hajmi170 Kb.
#1529711
1   2   3   4   5   6
Bog'liq
2-tartibli chiziqli bir insli o\'zgarmas koeffisientli differensial tenglamalar

1 - Teorema. Agar y1(x) va y2(x) funksiyalar tenglamaning chiziqli erkli yechimlari bo`lsa, u holda tenglamaning har bir yechimi ularning chiziqli kombinatsiyasi ko`rinishida ifodalanishi mumkin.)
(2) tenglamaning tartiblangan chiziqli erkli y1(x) va y2(x) yechimlari tizimiga uning fundamental yechimlari sistemasi deyiladi.
y1(x) va y2(x) yechimlarning fundamentallik zaruriy va ham yetarli sharti W(y1;y2) ≠ 0 tengsizlikning bajarilishi hisoblanadi.
Ta`rifdan foydalanib, teoremani o`zgacha bayon qilish mumkin.
Agar y1(x) va y2(x) bir jinsli tenglamaning fundamental yechimlari tizimlaridan biri bo`lsa, u holda uning umumiy yechimi:
у(x0) = c1y1 + c2y2.
ko`rinishga ega, bu yerda, c 1, c2 - ixtiyoriy o`zgarmas sonlardip.
Masalan, y" + y = 0 tenglama xususiy yechimlari sifatida y 1= sin x va y2 = cosx funksiyalarni tanlash mumkin.
Ularning Bronskiy aniqlovchisi



Demak, у1 va y2 chiziqli erkli boiganidan, tenglama umumiy yechimi:


y(x) = c1·sinx + c2·cosx
o`zgarmas koeffitsientli bir jinsli tenglama fundamental yechimlari sistemasini qurishning sodda usuli mavjud.
tenglama xususiy yechimini у = eλx ko`rsatkichli funksiya ko`rinishida qidiramiz. Funksiyani ikki mavta differensiallab,
y′ = λ· eλx, у" = λ2· eλx
tengliklarni olamiz. у funksiya va uning hosilalarini tenglamaga qo`ysak,
2 + P · λ + q) · eλx = 0
tenglama hosil bo`ladi. eλx ≠ 0 (har doim musbat) ekanligini hisobga olsak, oxirgi tenglamaga teng kuchli
2 + P · λ + q) = 0
tenglamani olamiz.
algebraik tenglamaga differensial tenglamaning xarakteristik tenglamasi deyiladi.
tenglamaning fundamental yechimlari sistemasini qurishning navbatdagi qadami quyidagicha: kvadrat tenglama ikki λ1 va λ2 haqiqiy yoki kompleks ildizlarga ega boisin. Unda y1 = eλ1x, y2 = eλ2x funksiyalarning har biri tenglamaning yechimi bo`ladi. Agar ushbu funksiyalar chiziqli erkli bo`lsa, tenglama umumiy yechimi c 1 eλ1x + c2 eλ2x ko`rinishda yoziladi.
Agar fiinksiyalar chiziqli bog`liq bo`lsa, umumiy yechimni qurish jarayoni qo`shimcha mulohazalarni talab etadi.
Umumiy yechimni tuzishning xarakteristik tenglama yechimlari bilan bog`liq barcha hollarini qaraymiz:
1- hol: λ1 va λ2 ildizlar haqiqiy va turlicha. Ularga mos y1 = eλ1x va y2 = eλ2x yechimlar chiziqli erkli, chunki



Demak, y1 va y2 fundamental yechimlar sistemasini tashkil etadi.


Misol. y" - 8y′ + 7y = 0 tenglama umumiy yechimini quring.


Xarakteristik tenglama λ2 - 8λ + 7 ko`rinishga ega va uning ildizlari λ 1 = 1, λ2 = 7. Natijada, chiziqli erkli y1 = ex va y2 = e7x xususiy yechimlami olamiz. Tenglama umumiy yechimi
y = c1 - ex + c2·e7.
2-hol: λ1 va λ2 ildizlar o`zaro qo`shma λ1 = α + βi va λ2 = α - βi kompleks sonlar, bu yerda – β ≠ 0.
Ildizlarga mos kompleks yechimlami Z 1 va Z 2 deb belgilaymiz:
Z1 = e(α + βi), Z2 = e(α - βi)
λ1 ≠ λ2 bo`lganidan, ular chiziqli erkli.
Eyler formulasidan foydalanib,
Z1 = eαx·(cosβx + i·sinβx), Z2 = eαx·(cosβx - i·sinβx), funksiyalarni olamiz. Funksiyalarining quyidagi chiziqli kombinatsiyalarini tuzamiz:
y1 = 1/2 (Z1 + Z2) = eαx ·cosβx, y2 = l/(2·i)(y1 - y2) = eαx·sinβx.
y1 va y2 funksiyalar tenglamaning haqiqiy yechimlari bo`lib, chiziqli erklidir. Natijada, umumiy yechim
у = c1· eαx ·cosβx + c2·eαx·sinβx = eαx·( c1·cosβx + c2·sinβx) ko`rinishda yoziladi.
Misol. y"- 6y′ + 10y = 0 tenglama umumiy yechimini toping.
Xarakteristik tenglama
λ2 - 6λ + 10 = 0
bo`lib, uning ildizlari λ1= 3+i, λ2 = 3-i. Shunday qilib, xususiy yechjimlar
y1 = e3x ·cosx, y2 = e3x ·sinx.

Umumiy yechim:


у = e3x ·(c1 – cosx + c2·sinx).

3-hol: λ1 va λ2 ildizlar o`zaro teng va haqiqiy. λ1 = λ2 ildizlarga xususiy eλ1x va x·eλ1x chiziqli erkli (tekshirib ko`ring) yechimlami mos qo`yish mumkin. Shunday qilib, umumiy yechim


у = c1·eλ1x + c2·x·eλ1x = eλ1x ·(c1 + c2·x).


Misol. y" + 4y` + 4y = 0 tenglama umumiy yechimini toping.


Xarakteristik tenglama λ2 + 4λ + 4 = 0 va λ1 = λ2 = - 2.
Umumiy yechim
у = е-2х ·(с1 + с2·х).



Download 170 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3   4   5   6




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling